PI4RAZ Forum
18 June 2018, 03:40:33 *
Welcome, Guest. Please login or register.

Login with username, password and session length
News: Nieuwe sectie: Projecten, met als eerste board de Bitx20!
 
   Home   Help Search Login Register  
Pages: [1]
  Print  
Author Topic: Experimenten met de SSB exciter  (Read 19809 times)
PA3CNO
Senior
****
Posts: 362



View Profile WWW Email
« on: 29 December 2010, 15:42:39 »

Het is alweer een tijd geleden, maar een aantal van ons zijn nog aan het experimenteren met een SSB exciter volgens de fase methode. Lees bijvoorbeeld dit en dit artikel nog maar eens. Gert PE0MGB en ondergetekende discussieren al weer een week of 2 's-morgens (8:45-9:15) en 's-avonds (17:40-18:00) op de Zoetermeerse repeater over dit speeltje. Onderwerp van discussie: de nog steeds belabberde (lees: doffe) modulatie van het geheel. Van de week opperde ik dat het probleem waarschijnlijk in de microfoonversterker zit. Zie het schema. En dan met name de met 470k teruggekoppelde 1/4 TL074 aan de ingang.

Het probleem is dat deze op-amp het signaal van de microfoon - een paar mV - naar een niveau moet brengen waarbij de FET begint terug te regelen - een paar V. Dat betekent een versterking van minimaal 1000x, maar waarschijnlijk meer. En daar zit het probleem. Volgens het datasheet van de TL074 is het Gain Bandwidth Product (GBP) minimaal 2, en typical 3 MHz. Wat wil dat zeggen, dat GBP? Dat op enig moment versterking maal frequentie niet boven de 3.000.000 uit kan komen. Oftewel: voer ik aan een niet tegengekoppelde opamp een signaal van 1mV en 3MHz toe, dan komt er ook weer 1mV uit. De versterking is dan 1. Bij 300kHz wordt de versterking 10, bij 30kHz 100 etc. Je voelt 'm al: ALS het GBP de 3MHz al haalt, dan is de versterking bij 3kHz hooguit 1000x... Dat levert bij grote versterkingen een karakteristiek op waarbij de hoge frequenties snel afvallen. En dat is wat we constateerden.

Om de theorie te staven vroeg ik Gert zijn toonfiets eens aan de 8k2 weerstanden na de microfoonversterker te hangen. En inderdaad, nu is de frequentiekarakteristiek recht. Gert verving de 470k weerstand in de tegenkoppeling van de eerste op-amp door een 50k weerstand (waarmee de versterking dus beperkt wordt) en dat gaf al een aanzienlijke verbetering. Het lijkt er dus op dat de microfoonversterker wel wat aandacht kan gebruiken...

Logged
PA3CNO
Senior
****
Posts: 362



View Profile WWW Email
« Reply #1 on: 10 January 2011, 14:30:07 »

Inmiddels heb ik het schema van de modulator volgens de fasemethode eens onder de loep genomen, en met name het microfoonversterker deel. Lichten we dat uit het schema, dan zie je het volgende:


Het microfoonversterker deel uit de modulator volgens de fasemethode

Het ontwerp is eigenlijk een automatische volumeregeling. De eerste op-amp versterkt het microfoonsignaal met een factor die bepaald wordt door de weerstand van 470k tussen pin 6 en pin 7, en de weerstand van de MPF106 FET, en wel volgens de formule (470000/RFET). De FET is van het N-channel type, wat wil zeggen dat hij geleidt tot je negatief op zijn gate aanbiedt. In rust geleidt hij dus en is de versterking van de op-amp nagenoeg oneindig. De tweede op-amp doet dienst als buffer, en het gebufferde signaal wordt door de 1N914 dioden gelijkgericht en toegevoerd aan de gate. Volgens het datasheet gaat de FET ergens tussen de -0,5 en -4V dicht. Laten we zeggen -2V. Met een microfoon die 1mV uitgangsspanning heeft, moet de eerste op-amp dus minstens 2000x versterken. En omdat het gain-bandwidth product 3x106 is, krijg je een aflopende frequentiekarakteristiek met als gevolg een doffe modulatie. De versterking bij 3000Hz is immers maximaal 3x106/3000=1000 - en we hadden 2000x versterking nodig. Die wordt bij 1500Hz bereikt, daarboven neemt de versterking met de frequentie af.

Gert PE0MGB loste dat op door de weerstand van 470k te verkleinen naar 50k, maar dat is het probleem op de verkeerde plek aanpakken. Immers, in het geval van een ideale FET wordt de negatieve ingang van de op-amp alsnog kortgesloten en loopt de versterking nog steeds op naar oneindig. De reden dat Gert's oplossing werkte, is omdat de FET niet ideaal is. De echte oplossing is de versterking van de op-amp te begrenzen. En dat doe je door een weerstand van 4k7 op te nemen in serie met de 22u condensator tussen FET en op-amp. Gaat de FET in geleiding, dan wordt de versterking maximaal 470k/4k7=100. En dat biedt voldoende versterking om de frequentiekarakteristiek redelijk recht te houden.

Het risico is dat dan de totale microfoonversterking niet meer voldoende is. Maar dat kan je oplossen door er een klein versterkertrapje voor te zetten dat bijvoorbeeld 10 of 20x versterkt. De automatische versterkingsregeling van de modulator regelt het teveel aan versterking dan wel weer terug. Maar dan blijft de frequentiekarakteristiek tenminste recht met een verbeterd hoog tot gevolg. En daar ging het immers om...
Logged
PE0MGB
Nieuweling
*
Posts: 11


View Profile Email
« Reply #2 on: 7 March 2011, 13:07:28 »

De wijzigingen zoals door Frank voorgesteld uitgevoerd en inderdaad er blijft te weinig gain over. Vervolgens een klein versterkertje gebouwd en lijken nu de microfoonproblemen opgelost.
Achter de exciter had ik nu een eindtrapje nodig om wat vermogen te gaan maken. Uit de exiter zelf komt slechts een paar milliwatt.

Op dit moment heb ik nog geen VFO om de exciter aan te sturen en gebruik ik een kristal-oscillator van 14.688 MHz. Dit kristal vond ik voor een paar centen in een bak kristal-oscillatoren bij BACO.
Dit 14.688 MHz wordt in de exciter door 4 gedeeld. Dit geeft vervolgens een zendfrequentie van 3.672 MHz.
Hiermee moet ik het voorlopig doen.

Een dik jaar geleden schreef Ron van den Brink (PA2RF) op deze site een artikel over de JBOT eindtrap van VU2ESE. ("Just a Bunch Of Transistors")  Een eindtrapje met 6 * 2N2219 o.i.d. en een uitgangsvermogen van rond de 5 watt.
Een prachtig ontwerp om de “dooie torren” constructie toe te passen.
Ik heb het eindtrapje gebouwd maar boven de 14 MHz stortte het uitgaand vermogen in elkaar.
Na wat proefjes met andere uitgangstrafo’s leek daar het probleem te zitten. Ik had geen ander kernmateriaal voorhanden om het probleem misschien te kunnen oplossen en heb hier verder geen aandacht meer aanbesteed.
Op 80 meter echter werkte het eindtrapje als een speer. Ongeveer 7 watt output was geen probleem.
Voor aansturing voor de JBOT eindtrap gebruikte ik mijn PA0SSB tranceiver.
Dit leek me een mooi eindtrapje voor de SSB exciter.

In het artikel van de SSB exciter wordt gesuggereerd dat aan de uitgang een low pass filter nodig zou zijn.
Dus dat eerst maar eens gaan meten. Dat viel dus zwaar tegen. Wat een rotzooi maar eigenlijk wel logisch met al die steile flanken van al dat TTL spul in de SSB fabriek.



Geen twijfel aan de noodzaak van een low pass filter op deze plek. Helaas had ik dat niet zomaar in een bakje liggen. Even een filter uitrekenen was al enige tijd geleden.
Toen ze het me leerde gebruikte ik daar nog een rekenliniaal voor.
Gelukkig is daar wel het een en ander in veranderd en zijn er verschillende computerprogramma’s beschikbaar die je het gevoel geven alsof je het allemaal nog begrijpt (!!)
Het Freeware programma  “RFsim99” is perfect om filters te berekenen en van verschillende plaatsen te downloaden. Naast het bereken is ook een simulatie van het filter mogelijk. Dit programma heeft nog veel meer mogelijkheden zoals het berekenen van aktieve filters.

Ik heb gekozen voor het op deze plaats vaak toegepaste 5 polige Chebyshev parallel filter.
Uit de simulatie bleek dat de tweede harmonische (7.2 MHz) al rond de -31 dB kwam te liggen bij een kantelpunt van 3.85 MHz.



Nu had ik dus twee spoelen nodig van 2.83 uH.
Uitgaande van de voor deze frequentie vaak gebruikte T50-2 rood ringkernen, heb ik het programma “mini Ring Core Calculator” maar opgestart voor het berekenen van de benodigde wikkelingen.
Dit programma is ook van PI4RAZ te downloaden.
Voor 2.83 uH zouden 24 wikkelingen nodig zijn. Ik heb altijd een beetje ruzie met dit programma omdat ik meestal 1 tot 2 windingen minder nodig heb dan wordt berekend. (Elke keer dat de draad door de kern gaat telt als een wikkeling).
De T50-2 ringkernen zijn op de meeste radiobeurzen te koop voor ongeveer 1 Euro / stuk.
Bij Kits and Parts http://kitsandparts.com/ heb ik er pas 25 voor $5.00 gekocht. (Spec’s gelijk)
Ongeveer 14 Euro cent / stuk
De benodigde capaciteit zo’n beetje bij elkaar gerommeld met verschillende c’tjes parallel.
Vanwege de geringe vermogens me maar niet druk gemaakt over de kwaliteit van de condensatoren.
Nu dan weer maar eens meten op de uitgang maar nu achter het filter.



Dat schilt een slok op een borrel. Alleen van de tweede harmonische is nog een klein spoor zichtbaar maar ligt toch al gauw 30 dB lager.
Nu de JBOT eindtrap er maar eens aanhangen en weer meten.



De oneven harmonische knallen eruit. Dat gaat zo met een balans eindtrap.
Ook hier is dus nog wel een low pass filter noodzakelijk. Ik maakte een kopie van het filter achter de exciter.



Is het niet een plaatje? Alleen van de derde harmonische is nog een beetje over maar ligt wel ruim 50 dB lager.
Dit is ruim 6 watt HF op 3.672 MHz.

De twee stuurtorren van de JBOT eindtrap worden door de DC instelling knap warm.
Dat leek me niet handig om continue aan te hebben staan.
Een relais gestuurd door het PTT signaal van de mic. was de eenvoudigste oplossing.

Om de exciter aan te schakelen moet er een Nand poort ingang naar “0”
In het ontwerp van de exciter is echter de voeding voor de TTL schakeling middels een 3.3 volt zener-diode onder de spanningsregelaar in de 12 volt gehangen. En een logische nul zit nu dus op ~3.3 volt van de massa. Om verdere problemen te voorkomen heb ik maar een relais contact,wat ik nog over had op het relais, gebruikt om de Nand ingang met de TTL “0” te verbinden.
Het aan en uitschakelen van de exciter gaat nu probleemloos.

De volgende stap is het bouwen van het VFO. Hiervoor gebruik ik het ontwerp van PA3CNO met een SI570 zoals al eerder op deze site door hem is beschreven.
Wordt vervolgd.

 











« Last Edit: 8 March 2011, 03:39:01 by PE0MGB » Logged
PA2RF
Junior
**
Posts: 95



View Profile Email
« Reply #3 on: 7 March 2011, 13:27:29 »

Mooi om te lezen dat je de JBOT eindtrap aan de praat heb gekregen. Werkt ie nu ook boven 14 MHz ?
Inderdaad een 'plaatje'   Roll Eyes
Ron
PA2RF
« Last Edit: 7 March 2011, 22:40:09 by PA2RF » Logged
pe1pgv
Nieuweling
*
Posts: 1


View Profile
« Reply #4 on: 27 November 2011, 23:38:00 »

goedendag voor iedereen.

zou graag willen weten of er nog geexperimenteerd wordt met de weavermethode.

wil zelf ook met zoiets gaan experimenteren met zoiets.

als ik het goed gelezen heb is de modulatie niet meer dof.
maar ben wel benieuwd naar de kwaliteit van het audiogedeelte in zijn geheel.

heb hier een oscilator met de si570 ben eigenlijk wel benieuwd tot welke freq het schema hierboven bruikbaar is.
14mhz zou betekenen voor de si570 64mhz dit is geen probleem.

groeten Henk.
« Last Edit: 27 November 2011, 23:40:35 by pe1pgv » Logged
PA3CNO
Senior
****
Posts: 362



View Profile WWW Email
« Reply #5 on: 28 November 2011, 13:29:05 »

Henk,

het is een van de vele projecten waar nog steeds aan gesleuteld wordt. De audioproblemen zijn opgelost; dat was te wijten aan de hoge gain van de eerste trappen, zoals beschreven.
Wat je vraag over het frequentiebereik betreft: het probleem ligt niet bij de Si570, die kan 64MHz makkelijk aan zoals je zelf al schrijft. Het probleem ligt in de TTL logica die gebruikt wordt (die 7400-dingen). Die trekken die snelheden niet meer. Daarmee is het frequentiebereik voor directe opwekking van SSB/AM beperkt tot ca. 4MHz. Wat je zou kunnen doen als je een 20MHz set wil bouwen volgens de fase methode, is het Bitx20 concept gebruiken. Dat gaat uit van 10 of 11MHz kristallen, waarbij de VCO dus 4 of 3 MHz moet zijn. Als je dat deel dus opbouwt met deze methode, meng je de 3MHz naar de 20m band. De fasemethode moet ook voor demodulatie bruikbaar zijn, maar daar hebben we nog niet mee geëxperimenteerd. In de literatuur is daar echter voldoende informatie over te vinden.

73 de Frank PA3CNO
Logged
Pages: [1]
  Print  
 
Jump to:  

Powered by MySQL Powered by PHP Powered by SMF 1.1.21 | SMF © 2015, Simple Machines Valid XHTML 1.0! Valid CSS!